الحرب الإلكترونية وشبكات الجيل الخامس القابلة للاختراق وأبراج الخلايا على سطح القمر

شهد عام 2022 ، مثل كل عام ، وصول عدد لا يحصى من تقنيات الاتصالات الجديدة. لكن تلك التقنيات التي تتأرجح حقًا من أجل الأسوار هي التي تأسر الخيال. لهذا السبب هذا العام ، IEEE Spectrumأمضى قراء موقع الويب وقتهم في التعرف على مقترحات لإحضار شيء مثل 5G إلى القمر ، ولتغيير كيفية هيكلة جوهر الإنترنت ، ولحل مشكلة تصميم الهوائي التي استمرت لأكثر من 80 عامًا.

بالطبع ، حظيت قصص أخرى أكثر جدية بالاهتمام أيضًا – مثل إطلاق الجيل الخامس الذي كان الطيارون على حافة الهاوية والدور المتغير (والفعالية) لاستخدام روسيا للحرب الإلكترونية في غزوها لأوكرانيا.

فيما يلي أهم الأخبار التي لفتت انتباه القراء في عام 2022:

سقوط وصعود الحرب الإلكترونية الروسية

بدأ الغزو الروسي لأوكرانيا يتسلل الآن إلى شهره العاشر. بعد أسابيع قليلة من الغزو ، عثرت القوات الأوكرانية على حاوية شحن مهجورة تحولت إلى نظام حربي إلكتروني روسي متطور: Krasukha-4.

بفضل معدات مثل Krasukha-4 جزئيًا ، اعتقدت روسيا منذ فترة طويلة أن لديها بعضًا من أفضل وحدات الحرب الإلكترونية في أي جيش ، والتي يمكن استخدامها لمقاطعة وتعطيل واعتداء الاتصالات اللاسلكية الأوكرانية وغيرها من التقنيات. ولكن عندما لم يتمكن الروس من الحفاظ على تقدمهم الأولي ، تُركت أفضل المعدات على جانب الطريق ليتمكن الأوكرانيون من العثور عليها.

فلماذا فشلت الحرب الإلكترونية الروسية؟ الجواب ، كما اتضح ، هو لوجستيات ، ومخاطر التحرك بسرعة كبيرة – ولكن مع تباطؤ وتيرة الحرب ورسم خطوط المعركة بشكل أكثر وضوحًا ، عادت الميزة إلى روسيا مرة أخرى.

شبكات 5G قابلة للاختراق بشكل مقلق

يواصل مشغلو الشبكات القيام بدفع كبير للجيل الخامس – سواء من حيث نشر البنية التحتية أو حث المستهلكين على الشراء. كان استيعاب هذا الأخير أبطأ مما يريده المشغلون ، وهو أمر لا يحتمل أن يساعده اكتشاف شبكات 5G أكثر عرضة للهجمات بطرق لم تكن أسلافهم الخلوية.

تنبع المشكلات من زيادة المحاكاة الافتراضية للشبكة للعديد من شبكات الجيل الخامس ، والتي تم فيها نقل عمليات برج الخلية التناظرية أو في الموقع إلى السحابة. لقد فتح هذا الاتجاه شبكات أمام هجمات محتملة من جهات فاعلة سيئة يمكنها الذهاب إلى أبعد من ذلك للسيطرة على الشبكة نفسها. هذا هو بالضبط ما أداره قراصنة “الفريق الأحمر” بقيادة كارستن نوهل في نتائج اختبارات الأمان التي كشفوا عنها في وقت سابق من هذا العام.

البطانة الفضية في هذه السحابة؟ تنبع معظم المشكلات من فشل المشغلين في تكوين مكونات الشبكة الافتراضية الجديدة الخاصة بهم بشكل صحيح ، بدلاً من مشكلة أساسية في التقنية نفسها.

خطة منح القمر تغطية لاسلكية لائقة

وصل الاهتمام باستكشاف القمر ودراسته حاليًا إلى ذروة لم نشهدها منذ عصر أبولو. بعد نصف قرن ، كان الإطلاق الناجح لـ Artemis I التابع لناسا والعودة إلى الأرض مجرد قمة جبل الجليد – أكثر من 90 مهمة يتم النظر فيها من قبل الحكومات والمصالح الخاصة بحلول عام 2030.

مع توجه العديد من المركبات الجوالة ومركبات الإنزال والمدار والأقمار الصناعية إلى جارتنا السماوية ، يعيد بعض الباحثين التفكير في كيفية بقائهم جميعًا على اتصال. إحدى هذه المجموعات ، ومقرها وكالة ناسا وشركة الفضاء الإيطالية Argotec ، طورت مفهومًا لكوكبة أقمار صناعية تدور حول مرحل يسمونه أندروميدا. تتكون الكوكبة من 24 قمرا صناعيا في 4 مدارات قمرية مختلفة. الهدف النهائي هو توفير “قدرات شبيهة بتقنية 5G” عبر القمر بأكمله (أي ، اتصالات سريعة ، زمن انتقال منخفض ، وعرض نطاق كبير) – ربما تكون مدعومة بأبراج خلوية على سطح القمر – ووصلة قوية للعودة إلى الأرض.

لماذا يحتاج الإنترنت إلى نظام الملفات بين الكواكب

هناك قدر هائل من البيانات الزائدة عن الحاجة ترتد عبر الإنترنت. فكر في آخر ضربة تعرضت لها Netflix أو HBO Max والتي أفرطت فيها – عندما شاهدت تلك الحلقات ، طلب جهازك بيانات البث من خوادم الشركة. حتى مع شبكات موازنة التحميل ، عندما يفعل ملايين الأشخاص نفس الشيء ، فهذا كثير أشياء غريبة أو بيت التنين البيانات تتدفق عبر الشبكات للوصول إلى شاشات الجميع.

نظام الملفات بين الكواكب ، كما كتب عنه منشئوه IEEE Spectrum، يهدف إلى إعادة اختراع البنية الأساسية للإنترنت لتقليل هذا النوع من التكرار ، وإنشاء تخزين معلومات دائم وقابل للتحقق للتمهيد. في جوهرها ، إنها شبكة نظير إلى نظير على نطاق واسع في محاولة لوضع البيانات أقرب إلى المكان الذي تريده. لا تزال هناك بعض مكامن الخلل التي يجب حلها ، ومع ذلك ، ليس أقلها عناوين URL القائمة على التجزئة غير القابلة للقراءة على الإطلاق من قبل البشر.

لعبة SpaceX و Dish’s Super-Shady War من أجل العالم

تطلق المزيد والمزيد من الشركات أعدادًا كبيرة من مجموعات الأقمار الصناعية ذات المدار الأرضي المنخفض (LEO) في محاولة لاحتواء السوق في توفير الخدمة اللاسلكية للعملاء خارج نطاق وصول الشبكات الأرضية. ربما يكون أهمها ، بالطبع ، هو SpaceX مع كوكبة Starlink.

مع تزايد عدد الأقمار الصناعية في المدار ، بدأت في التأثير على الترددات التي تستخدمها الشبكات الأرضية. يعتبر الطيف اللاسلكي سلعة ثمينة (ومحدودة) ، لذا فإن القضية التي تلوح في الأفق هي من لديه الحق في أي ترددات – وأين ومتى وكيف.

ومما زاد الطين بلة (في الولايات المتحدة على الأقل) ، خفضت لجنة الاتصالات الفيدرالية الأمريكية مفوضًا من العدد المعتاد البالغ 5 مفوضين ، مما أدى إلى تقسيم إمكانية إصدار أحكام حقوقية مثيرة للجدل 2-2 على الخطوط الحزبية. النتيجة؟ حرب مطولة على مجموعة من الحقوق ستزداد تعقيدًا قبل أن تصبح أكثر وضوحًا.

برنامج مدته أربع سنوات لمواجهة تحدي هوائي أساسي

هناك مشكلة معينة في تصميم الهوائي تطارد المهندسين لمدة 80 عامًا: كيفية جعل الهوائيات الصغيرة تستقبل إشارات بأطوال موجية أطول بكثير من حجمها المادي. في محاولة لحل المشكلة أخيرًا ، أعلن نشاط مشاريع الأبحاث المتقدمة للاستخبارات الأمريكية (IARPA) عن برنامج مدته أربع سنوات يسمى حدود الهوائي الكمي الفعال للأداء (EQuAL-P).

هذه الهوائيات الصغيرة ، التي تسمى الهوائيات الكهربائية الصغيرة ، قادرة على استقبال إشارات ذات أطوال موجية أطول لأنها تأخذ شكل حلقات أو رقع صغيرة ، بدلاً من تكوين هوائي ثنائي القطب الممدود الذي يعرفه معظم الناس. الهوائيات الصغيرة كهربائياً هي بالضبط ما نحتاجه للتطبيقات ذات المساحة المحدودة ، مثل على متن القمر الصناعي أو في جهاز إنترنت الأشياء الصغير. ومع ذلك ، فقد واجه تصميم هذه الهوائيات على مدى عقود حاجز أداء حد تشو-هارينجتون ، والذي جعل جزئيًا من الصعب تصميم هوائيات صغيرة كهربائية وإنتاجها بكميات كبيرة.

مثل DARPA و ARPA-E المعروفين بشكل أفضل ، تعمل IARPA على تحفيز الأبحاث الأساسية عالية المخاطر والمكافآت من خلال البرامج والتحديات المختلفة. على مدى أربع سنوات من برنامج EQuAL-P ، ستنتقل الفرق المشاركة عبر 3 مراحل من المعايير الصعبة بشكل متزايد لإثبات أن تصميماتها يمكن أن تنجح. إذا تمكنت أي فرق من تلبية توقعات البرنامج بحلول النهاية ، فسيكون قد حققوا تقدمًا ملحوظًا في تقنية الهوائي.

Wi-Fi 7 Stomps على الغاز

أصبحت شبكة Wi-Fi سائدة في عام 2003 (على الرغم من أنها كانت موجودة لفترة أطول) ، وهي تخضع لتحديثات منذ ذلك الحين. شهد عام 2022 الظهور الأول لمعيار Wi-Fi 802.11be. يُعرف المعيار الجديد المعروف باسم Wi-Fi 7 بقفزة هائلة في سعة النطاق الترددي.

بعد 600 ميجابت في الثانية التي تقدمها Wi-Fi 6 (تم إصداره في 2019) ودعم النطاق اللاسلكي الثالث (6 جيجاهيرتز) في Wi-Fi 6E (تم إصداره في عام 2020) ، تهدف Wi-Fi 7 إلى زيادة السرعات اللاسلكية مرة أخرى . من خلال دعم ما يصل إلى 40 جيجابت كل ثانية. وبوضع هذه السرعة في الاعتبار ، فإن هذا يعادل ضعف السرعة القصوى التي توفرها شبكات الجيل الخامس التجارية.

الأخبار السيئة هي أن أجهزة التوجيه التي تدعم Wi-Fi 7 لن تكون متاحة على الأرجح حتى عام 2024. وعلى الرغم من أن السرعات التي توفرها قد تكون مبالغًا فيها لتصفح الويب ، فقد يكون ذلك ضروريًا للبث الافتراضي والمعزز . واقع.

كيف هز طرح 5G مئات الطيارين

في يناير ، كان هناك عدم يقين متزايد بشأن طرح خدمات 5G بالقرب من المطارات في الولايات المتحدة. كان الشاغل الأساسي لإدارة الطيران الفيدرالية الأمريكية هو أن أبراج 5G ستتداخل مع مقاييس الارتفاع الراديوية التي يستخدمها الطيارون أثناء الإقلاع والهبوط ، مما يجعل من الصعب عليهم الحكم على مدى ارتفاعها عن الأرض في هذه اللحظات الحاسمة.

لا تستخدم التقنيتان نفس الترددات: تستخدم 5G ترددات بين 3.7 و 4.0 جيجاهيرتز ، بينما تستخدم أجهزة تحديد الارتفاع الراديوية النطاق 4.2-4.4 جيجاهرتز. لكن الفصل 220 ميغا هرتز لم يكن كافياً ، في تقدير إدارة الطيران الفيدرالية ، لضمان عدم حدوث التداخل. تم إبرام صفقة مدتها 11 ساعة بين إدارة الطيران الفيدرالية والمشغلين الخلويين لتأخير عمليات الإطلاق وتقليل قوة أجهزة إرسال 5G في محيط المطارات.

ومع ذلك ، ربما لم يكن ذلك كافياً. عندما تم تشغيل الأبراج الخلوية ، تلقت وكالة ناسا عددًا كبيرًا من الشكاوى من الطيارين ، عبر نظام الإبلاغ عن سلامة الطيران التابع للوكالة. في حين أنه ليس من المؤكد تمامًا ما إذا كان يقع اللوم على 5G – فمن المحتمل أن الطيارين ، الذين يشعرون بالقلق من مخاوف FAA قبل بدء التشغيل ، يخطئون في مصادفة السببية في بعض الحالات – عندما راجعت FAA الشكاوى ، لم يتمكنوا من استبعاد تدخل 5G في ما يقرب من 80 حالة هذا العام.

كيف تقوم لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) بتسوية حروب عشب الطيف الراديوي

لم يكن إطلاق 5G بالقرب من المطارات هو الشق الوحيد للترددات الراديوية في عام 2022. كان قرار لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) بالسماح لـ Wi-Fi 6 باستخدام نفس النطاق الترددي للتردد 6 جيجا هرتز المستخدم بواسطة أنظمة الميكروويف الآمنة من نقطة إلى نقطة. في ميزة IEEE Spectrumشرح المهندس الكهربائي والمحامي ميتشل لازاروس كيف تنزع لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) فتيل موقف يرغب فيه اثنان أو أكثر من المصالح في الوصول إلى نفس الطيف.

يتمثل جوهر المشكلة في أنه لا يتم إنشاء كل الطيف بشكل متساوٍ – فالترددات المنخفضة تنتقل لمسافة أبعد ، على سبيل المثال ، في حين أن الترددات الأعلى يمكنها نقل المزيد من البيانات في فترة زمنية معينة. بناءً على ما تريد القيام به ، تكون بعض الترددات أكثر جاذبية من غيرها. وإذا كان ما تريد القيام به مشابهًا في جوانب التطبيقات اللاسلكية الأخرى ، فقد تجد نفسك تبحث في نطاق تستخدمه بعض الصناعات أو الوكالات الأخرى منذ عقود.

إن التفاصيل الدقيقة لاستخدام طيف الترددات الراديوية معقدة للغاية بحيث لا يمكن تلخيصها هنا ، لذا ألق نظرة على كتاب لازاروس المتعمق لكيفية اندلاع حروب العشب هذه ، وكشفها ، وحلها.

غروب الشمس على شبكة الجيل الثالث يأخذ معه السيارات والأجهزة الطبية القديمة

في كل عام ، هناك الكثير من التقنيات الجديدة التي ظهرت لأول مرة وطرحها وكشفها. لكن عام 2022 شهد أيضًا نهاية حقبة في الولايات المتحدة حيث قام مزودو الاتصالات بإيقاف تشغيل شبكات الجيل الثالث. وعلى الرغم من أن الجيل الثالث كان موجودًا بالتأكيد لفترة طويلة – 18 عامًا ، كما قيل للجميع – فقد كان له في الواقع عمر أقصر من 2G (ما يقرب من 30 عامًا).

حتى قبل إيقاف تشغيل هذه الشبكات ، ربما لم يكن معظم الأشخاص الذين قرأوا هذا يتصفحون الإنترنت أو ينزلون مقاطع الفيديو عبر شبكة الجيل الثالث. لكن الجيل الثالث كان لا يزال يمثل تقنية أساسية للعديد من أنظمة الإنذار ، وأجهزة الإنذار الطبي ، وحتى السيارات ، بما في ذلك تلك التي تم تصنيعها قبل عام واحد فقط من غروب الشمس.

ربما لم يعد الجيل الثالث من مستخدمي الهواتف المحمولة قد شهد الكثير من الاستخدام اليومي للهواتف المحمولة بعد الآن ، وقد وقع ضحية نهاية الجوع الطيفي (الذي ربما لا يشبع) لشبكة الجيل الخامس ، ولكنه كان بمثابة نقطة تحول تستحق أن نتذكرها لمدة دقيقة.